为什么只有正4,6,8,12,20面体???

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/25 05:51:27
在北京师范大学出版社数学七年级上册第31页的欧拉发现:面数f+顶点数v-棱数e=2,那为什只有正4,6,8,12,20面体??

正多面体只有正四面体、正八面体、正六面体、正十二面何等和正二十面体五种。

我们现在来证明,最多只有5个正多面体(如图)

至于确有5个正多面体存在,那是早就知道的事(古希腊柏拉图(Plato)时候)。图形以及制造模型方法,可以参看史泰因豪斯(Steinhaus)著《数学万花镜》。①

证明 对于正多面体,假设它的各面都是正n边形,而且每一个顶角处有r个边相遇。这样就有:

nF=2E (1)

rV=2E (2)

(1)的右边系数2是因为每边出现在2面中,(2)的右边系数2是因为每边通过2个顶角。把(1)和(2)代入欧拉公式中,就得到:



(3)

显然n≥3,r≥3,因为多边形至少有三边,而在每顶角处也至少有三边。但n>3,且r>3又是不可能的,因为那样就要有 ,可是E>0。所以r和n中至少有一个等于3。

设n=3,那末 ,因此r=3,4,5,由是E=6,12,30,而F=4,8,20,这就给出了正四面体,正八面体和正二十面体。

设r=3,那末 ,因此n=3,4,5,由是E=6,12,30,而F=4,6,12,这就给出了正四面体,正六面体(即立方体)和正十二面体。

需要对称,因为是正x面体
欧拉的那个公式仅是正x面体的必要条件